Additive manufacturing and performance of functional hydraulic pump impellers in both non-treated and chemically post-treated FDM technology

Abstract

¿Sería posible para un rodete fabricado de forma aditiva por la tecnología de modelado por deposición de hilo fundido (FDM) tener un comportamiento funcional y un rendimiento similar a la del impulsor original de una bomba centrífuga de acoplamiento cerrado? En este trabajo de investigación, diferentes pruebas se llevan a cabo para responder a esta pregunta y para evaluar el proceso de fabricación de las piezas funcionales FDM. Tres experimentos de rendimiento con la misma bomba centrífuga, utilizando un equipo de prueba abierta, se llevan a cabo y se compararon, primero utilizando el rodete original proporcionado por el fabricante de la bomba, segundo utilizando una replica FDM del original sin post-tratamiento, y tercero usando una réplica FDM post-tratada químicamente con dimetilcetona. Los resultados obtenidos en las pruebas demuestran el comportamiento funcional de ambos impulsores fabricados aditivamente en comparación con el fabricado por medio de la tecnología convencional (fabricación sustractiva). Además, se obtienen curvas de flujo análogas (y también con un rendimiento mejorado a la del impulsor el original). Este trabajo de investigación presenta la información relevante relativa a un bajo costo y en tiempo mínimo de piezas funcionales por procesos de fabricación aditivas. Por otra parte, los nuevos resultados se presentan en relación con el desempeño de las piezas tratadas químicamente en aplicaciones funcionales. Rodetes de alta complejidad y calidad, que cumplen con los criterios de rendimiento, se pueden lograr por tecnología FDM.

Would it be possible for an additively manufactured impeller of fused deposition modeling (FDM) technology to have a functional behavior and a similar performance to that of the original impeller of a close-coupled centrifugal pump? In this research paper,different tests are conducted to answer this question and to evaluate the manufacturing process of FDM functional parts. Three performance experiments with the same centrifugal pump, using an open test rig, are carried out and compared, first using the original impeller provided by the manufacturer of the pump, second using an FDM replication of the original one without post-treatment, and third using a chemically dimethyl ketone posttreated FDM replication. The results obtained in the tests demonstrate the functional behavior of both additive FDM impellers in comparison with the one fabricated by means of conventional technology (subtractive manufacturing). Additionally, analogous head-flow curves (and also with an improved performance to the one of the original impeller) are obtained. This research paper introduces significant information concerning a low-cost and lowtime manufacturing process of additive functional parts. Moreover, new results are presented regarding the performance of chemically post-treated FDM parts working in functional applications. FDM impellers of high complexity and quality, which meet performance criteria, can be achieved.